DE4100799A1 - Verfahren zur aufbereitung von fluessigkeiten - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Ab­ tötung von Ein- und/oder Mehrzellern und die Entfernung von Mikropartikeln verschiedener Stoffe sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Aufbereitung von Flüssigkeiten, insbesondere von Trinkwasser, erfolgt durch chemische oder mechanische Verfahren. So wird den Flüssigkeiten eine lösliche Substanz zugesetzt, die ab einer bestimmten Konzentration toxisch auf Mikroorganismen wirkt und dadurch den größten Prozentsatz dieser Organismen abtötet. Insbesondere bei der Trinkwasseraufbereitung wird diese Methode verwendet, z. B. in Form der Trinkwasser-Chlorierung. Ein geringer Teil dieser Mikroben überlebt und löst nach einer ge­ wissen Zeit oder nach Konzentrationsabfall des Desin­ fektionsmittels eine Nachkeimung aus.

Eine andere Möglichkeit der Aufbereitung, insbesondere zur Abtötung von Mikroorganismen, ist die Beaufschlagung von Flüssigkeiten bzw. Wasser mit Gasen. Dabei hat sich Ozon als desinfizierendes Gas, beispielsweise bei der Desinfektion des Wassers von Schwimmbädern, bewährt. Die Ozonisierung ist im Vergleich zur Chlorierung vom hygie­ nischen Standpunkt aus zu bevorzugen, jedoch ist das Verfahren teuer und aufwendig.

Ähnliches gilt für die Bestrahlung von Flüssigkeiten mit UV-Licht.

Die mechanischen Methoden, üblicherweise die Sterilfil­ tration, sind ebenfalls teuer und aufgrund der geringen Durchflußgeschwindigkeiten in vielen industriellen Be­ reichen sowie im häuslichen Bereich nicht anwendbar.

Die Entfernung von Schadstoffen erfolgt beispielsweise durch umgekehrte Osmose oder mittels Durchleitung der zu behandelnden Flüssigkeit durch Ionenaustauscher. Diese chemischen Methoden zur Entfernung von im Wasser gelösten Substanzen ist jedoch auch umständlich und ebenfalls re­ lativ teuer. So müssen zum Beispiel die Osmose-Membranen (Ionenaustauscher) nach Erschöpfung ausgetauscht bzw. regeneriert werden.

Um einwandfreie Flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser, zu erhalten, ist es oft erforderlich, mehrere der ge­ nannten Methoden zu kombinieren.

Die EP-A-02 82 476 beschreibt ein Verfahren zur Behandlung einer wäßrigen Flüssigkeit und Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens. Das Verfahren besteht darin, die wäßrige Flüssigkeit im Durchfluß zwischen einander gegen­ überstehenden, mit Isolierstoff von der Flüssigkeit ge­ treten Elektroden der Einwirkung eines durch Anschluß dieser Elektroden an ein Gleich-Hochspannungspotential gebildeten elektrischen Feldes zu unterwerfen, insbeson­ dere zur Beseitigung von Kesselstein und Korrosion bzw. zum Verhüten der Bildung von Kesselstein und/oder Korrosion in der von der behandelten Flüssigkeit durch­ strömten Gefäßen bzw. Rohrsystemen. Die zu behandelnde Flüssigkeit wird dabei einer mit einem Pol an den beiden genannten gegenüberstehenden und von der Flüssigkeit isolierten Elektroden und mit dem anderen Pol elektrisch leitend an der Flüssigkeit liegendes Gleich-Hochspannungs­ potential gebildeten elektrischen Feldwirkung ausgesetzt. Die Vorrichtung weist einen mit einer Zuflußöffnung und einer Abflußöffnung versehenen Behandlungsraum und mit zwei zu beiden Seiten des Behandlungsraums einander gegenüberliegend angeordneten Elektroden auf, die vom Behandlungsraum elektrisch isoliert sind. An den Elektro­ den ist eine elektrische Gleichspannungshochspannungs­ quelle angeschlossen. Die gegenüberliegend angeordneten Elektroden sind elektrisch miteinander verbunden. Der eine Anschluß der elektrischen Gleichspannungshoch­ spannungsquelle ist mit den beiden Elektroden und der andere Anschluß der elektrischen Gleichspannungshoch­ spannungsquelle ist mit einer eine elektrisch leitende Verbindung zur Flüssigkeit herstellenden Anschlußkathode verbunden.

Das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das es mit einer einfachen Maßnahme erlaubt, Flüssigkeiten, insbe­ sondere Wasser, zu entkeimen und von darin befindlichen Mikropartikeln verschiedener Stoffe zu befreien. Dabei soll das Verfahren einfach durchführbar sein.

Dieses technische Problem wird in einfacher Weise gelöst durch ein Verfahren zur Aufbereitung von Flüssigkeiten, insbesondere Abtötung von Ein- und/oder Mehrzellern und Entfernung von Mikropartikeln verschiedener Stoffe, wobei im Falle der Entfernung von Mikropartikeln verschiedener Stoffe, aufgrund einer auf die zu behandelnde Flüssigkeit einwirkenden Kraft, in dieser Flüssigkeit Mikropartikel verschiedener Stoffe konglomerieren und/oder agglomerieren und die Agglomerate und/oder Konglomerate zum überwiegenden Teil oberhalb einer bestimmten Größe liegen und im Falle der Desinfektion, in der Flüssigkeit befindliche Ein- und/oder Mehrzeller abgetötet werden.

Die auf die Flüssigkeit einwirkende Kraft veranlaßt die in der zu behandelnden Flüssigkeit vorhandenen Partikel gleicher Art sich zusammenzulagern. Insbesondere in Wasser bei Raumtemperatur zeigen sich Konglomerate mit einem auffälligen "Sortiereffekt", d. h. man findet unter dem Mikroskop, daß gleiche Kristallstrukturen vorzugs­ weise untereinander konglomerieren, ebenso Schmutzpartikel unter sich, auch Metallsubstanzen erscheinen an Metall­ substanzen gebunden. Bei höheren Temperaturen sind Partikel gleicher Substanzen fester aneinander gekoppelt. Dabei weisen unterschiedliche Stoffe nur Randkontakte, jedoch mit Hohlräumen, auf.

In Flüssigkeiten, die nicht mit der Kraft behandelt werden, zeigen sich bei Raumtemperatur größere amorphe Zusammenballungen in loser Form zum Teil als Schlick, der sich zum Teil als Film an den Wandungen der durchflossenen Rohre anlagert. Bei Temperaturerhöhung auf 80°C und 2000 bis 8000facher mikroskopischer Vergrößerung sind haupt­ sächlich massenhaft kristalline Kondensationskerne in einer Größe von 200 bis 500 nm erkennbar, die durch Anlagerung ständig zunehmen und schließlich eine feste Wandverkrustung ausbilden. Diese durch Ablagerung ent­ stehenden Oberflächen sind ideale Lebensräume für Bak­ terien, insbesondere für Legionellae, die in Warmwasser von 40°C optimale Wachstumsbedingungen vorfinden.

Vorzugsweise wird die auf die zu behandelnde Flüssigkeit einwirkende Kraft durch ein elektrisches Feld, das von der zu behandelnden Flüssigkeit durchströmt wird, er­ zeugt. Die zur Wirkung kommende Hochspannung kann als Gleichspannung konstant oder als Gleichspannungsimpuls unterschiedlicher Form, Frequenz und Stärke von einem Steuergerät abgegeben werden. Vorzugsweise werden Gleich­ spannungen von 1000 bis 20 000 Volt verwendet. Vorzugs­ weise durchläuft die Flüssigkeit, nach der Behandlung mit der auf die Flüssigkeit einwirkenden Kraft, einen Filter, in dem die Agglomerate und/oder Konglomerate entfernt werden.

Hervorragend geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Wasseraufbereitung. Es hat sich gezeigt, daß mittels eines elektrischen Feldes behandeltes Wasser bei Raum­ temperatur Konglomerate der Größenordnung über von ca. 1 µm aufwärts und einem auffälligen Sortiereffekt aus­ bildet. Bei unbehandeltem Wasser hingegen treten Konglo­ merate und Agglomerate in Erscheinung, die über Flächen­ kontakte verbunden sind. Die dabei entstehenden Partikel besitzen unterschiedliche Größen mit zerklüfteten Ober­ flächen. Diese Teilchen lagern sich bevorzugt an den Rohr­ wandungen ab und führen über Verkrustung bis hin zum vollständigen Verschluß der Rohrsysteme. Diese Ablagerun­ gen sind ebenfalls ideale Stätten zur Einnistung von Mikroorganismen.

Eine Enthärtung des Wasser findet erfindungsgemäß statt, indem nach der Behandlung des aufzubereitenden Wassers mittels des elektrischen Feldes der Hochspannungsein­ richtung eine Filtration erfolgt, die in der Lage ist, die erzeugten Agglomerate und/oder Konglomerate zu ent­ fernen. Die kombinierte elektromechanische Wasserent­ härtung ist so effizient, daß auf den Einsatz eines Ionenaustauschers zu Entfernung des Calciumcarbonats ver­ zichtet werden kann.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Vorrichtung durchgeführt, die eine Durchflußkammer, einen Hochspannungsteil und ein Steuerelement aufweist. Dies kann in besonders einfacher Weise bereits mit der handels­ üblichen Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß EP-A-02 82 476 durchgeführt werden.

Besonders bevorzugt ist jedoch eine Vorrichtung zur Aufbe­ reitung von Flüssigkeiten mit einer Durchflußkammer, einem Hochspannungsteil, einem Steuerelement, wobei in Fließ­ richtung nach der Durchflußkammer eine Filtriereinrichtung angeordnet ist, die von der mit dem elektrischen Feld behandelten Flüssigkeit durchströmt wird. Durch diese Anordnung wird überraschenderweise eine Enthärtung des Wassers erreicht, die bei konventioneller Anordnung, d. h. Filteranlage vor der Vorrichtung mit Durchflußkammer, Hochspannungsteil und Steuerelement, nicht erzielbar ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung be­ steht darin, daß die abgetöten Ein- und/oder Mehrzeller mechanisch zurückgehalten werden.

Die Fig. 1 zeigt ein handelsübliches an sich bekanntes Gerät zur elektrostatischen Wasserbehandlung gemäß EP-A-02 82 476, wie es von der Firma Maitron Gerätebau GmbH, Innsbruck, vertrieben wird. Es besteht aus einem Steuer­ gerät (1), das die Gleichspannung zur Erzeugung der elektrischen Felder liefert. Dies kann ein konstantes oder ein gepulstes elektrisches Feld sein. Vorzugsweise werden Spannungen von 6000 Volt erzeugt. Das Gerät ist über den Netzstecker (2) an das öffentliche Stromnetz anschließbar. Das zu behandelnde Wasser wird über die Zuleitung (3) in den wasserführenden Teil (4) der Vor­ richtung in Form einer Durchflußkammer geleitet, um danach dem Haushalt über die Rohrleitung (5) zugeführt zu werden. Über die Hochspannungssteckverbindung (6) ist das Steuergerät (2) mit dem wasserführenden Teil (4) ver­ bunden. Zur Erdung der gesamten Vorrichtung wird eine Erdungsbrücke (10) über Erdungsschellen (7), die an dem Rohrsystem (3, 5) angeordnet sind, angeschlossen.

Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung der Vor­ richtung zur Entkeimung, Entfernung der Mikropartikel verschiedener Stoffe und Wasserenthärtung, bei der hinter dem wasserführenden Teil (4) der Hochspannungsvorrichtung, in Form einer Durchflußkammer, in Fließrichtung des zu behandelnden Wassers ein Filter (20) angeordnet ist. Der Pfeil symbolisiert die Fließrichtung des Wassers. Vorzugs­ weise wird der wasserführende Teil der Hochspannungsvor­ richtung zwischen der Wasseruhr 11 und dem Filter 20 ange­ ordnet. Gegebenenfalls kann sich vor den wasserführenden Teil (4) der Hochspannungsvorrichtung noch ein Reduzier­ ventil (12) und/oder eine Absperrvorrichtung (13) befin­ den. Als Filtriermittel in der Filterpatrone (20) können alle geeigneten Filtermedien, bevorzugt rückspülbar, ver­ wendet werden. Die erfindungsgemäß beanspruchte Anordnung des Filtergehäuses oder der Filterpatrone (20) hinter dem elektrischen Feld, das durch den wasserführenden Teil (4) der Hochspannungsvorrichtung erzeugt wird, bewirkt eine effektive Enthärtung des Wassers.

Claims (10)

1. Verfahren zur Aufbereitung von Flüssigkeiten, ins­ besondere Abtötung von Ein- und/oder Mehrzellern und Entfernung von Mikropartikeln verschiedener Stoffe, wobei im Falle der Entfernung von Mikropartikeln verschiedener Stoffe, aufgrund einer auf die zu be­ handelnde Flüssigkeit einwirkenden Kraft, in dieser Flüssigkeit Mikropartikel verschiedener Stoffe konglomerieren und/oder agglomerieren und die Agglomerate und/oder Konglomerate zum überwiegenden Teil oberhalb einer bestimmten Größe liegen und im Falle der Entkeimung, in der Flüssigkeit befindliche Ein- und/oder Mehrzeller abgetötet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die auf die Flüssig­ keit einwirkende Kraft in der zu behandelnden Flüssigkeit Mikropartikel verschiedener Stoffe gleicher Art zusammenlagert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei die Mikropartikel verschiedener Stoffe Kristallstruk­ turen, Schmutzpartikel, Metallsubstanzen und/oder Mikroorganismen sind.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kraft durch ein elektrisches Feld, das von der zu behandelnden Flüssigkeit durchströmt wird, erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Gleichspannung von 1000 bis 20 000 Volt das elektrische Feld auf­ baut.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Flüssigkeit nach der Behandlung mit der auf die Flüssigkeit einwirkenden Kraft durch ein Filter geleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Flüssigkeit Wasser ist.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die gebildeten Konglomerate und/oder Agglo­ merate eine Größe von ca. 1 µm aufwärts aufweisen.

9. Vorrichtung zur Aufarbeitung von Flüssigkeiten mit einer Durchflußkammer, die einen Hochspannungsteil aufweist und ein Steuerelement, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchflußkammer eine Filtrierein­ richtung nachgeschaltet ist, die von der mit dem elektrischen Feld behandelten Flüssigkeit durchströmt wird.

10. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 9 in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8.